Hoja de Datos del Display LED LTC-5836JG - Dígito de 0.52 Pulgadas - Verde AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-5836JG es un módulo de display LED de siete segmentos y tres dígitos de alto rendimiento. Está diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. La tecnología central utiliza material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecido sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs), diseñado para emitir luz verde. Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y excelente pureza de color. El dispositivo presenta una altura de dígito de 0.52 pulgadas (13.2 mm), proporcionando una buena visibilidad. El display tiene una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad de los caracteres bajo diversas condiciones de iluminación. Emplea una configuración de ánodo común, un diseño estándar para simplificar el circuito de excitación en displays multidígito.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este display incluyen su alta intensidad luminosa, excelente apariencia de los caracteres con iluminación uniforme de los segmentos, y un amplio ángulo de visión que garantiza la legibilidad desde diferentes posiciones. Su construcción de estado sólido ofrece una alta fiabilidad y una larga vida operativa en comparación con otras tecnologías de visualización. Su bajo consumo de energía lo hace adecuado para dispositivos alimentados por batería o con conciencia energética. Este producto está típicamente dirigido a instrumentación industrial, electrónica de consumo (como relojes, temporizadores y electrodomésticos), equipos de prueba y medida, y cualquier aplicación donde se necesite un display numérico fiable, brillante y fácil de leer.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Las características eléctricas y ópticas definen los límites operativos y el rendimiento del display LED. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito y una integración de sistema adecuados.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El parámetro óptico clave es la intensidad luminosa media por segmento. Bajo una corriente de prueba estándar de 10 mA, el valor típico es de 577 microcandelas (µcd), con un valor mínimo especificado de 200 µcd. Este alto nivel de brillo asegura una buena visibilidad. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 571 nanómetros (nm), situándola firmemente en la región verde del espectro visible. La anchura media a media altura de la línea espectral (Δλ) es de 15 nm, lo que indica una emisión de color relativamente estrecha y pura. La longitud de onda dominante (λd) es de 572 nm. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos se especifica con una relación máxima de 2:1, lo que pretende garantizar un brillo uniforme en todos los segmentos de un dígito para una apariencia consistente.

2.2 Parámetros Eléctricos

La tensión directa (VF) por segmento es un parámetro crítico para el diseño del driver. A una corriente directa (IF) de 20 mA, la VF típica es de 2.6 voltios, con un máximo de 2.6V y un mínimo de 2.1V. Este rango de tensión debe considerarse al seleccionar resistencias limitadoras de corriente o diseñar drivers de corriente constante. La corriente inversa (IR) por segmento es muy baja, con un máximo de 100 microamperios (µA) a una tensión inversa (VR) de 5V, lo que indica buenas características de diodo.

2.3 Valores Máximos Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente. La disipación de potencia máxima continua por segmento es de 70 mW. La corriente directa pico por segmento es de 60 mA, pero esto solo es permisible en condiciones pulsadas (frecuencia de 1 kHz, ciclo de trabajo del 10%) para gestionar la generación de calor. La corriente directa continua por segmento se reduce desde 25 mA a 25°C a una tasa de 0.33 mA/°C. Esta curva de reducción es esencial para diseñar sistemas fiables que operen a temperaturas ambientales elevadas. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica de -35°C a +85°C, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de entornos.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo está categorizado por intensidad luminosa. Esto implica un proceso de binning donde las unidades se clasifican en función de su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (probablemente 10 mA). Los bins se definen con valores de intensidad mínimos y máximos. Los diseñadores deben ser conscientes de que al pedir este componente pueden recibir displays de un bin de intensidad específico, lo que afecta a la consistencia del brillo general del display, especialmente si se utilizan múltiples displays en un solo producto. La hoja de datos no especifica bins separados para longitud de onda o tensión directa, lo que sugiere un control más estricto o menos variación en estos parámetros para esta línea de productos.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

Aunque las curvas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas características típicas para un dispositivo así serían esenciales para el diseño. Estas suelen incluir:

• Curva IV (Corriente vs. Tensión):Muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa, crucial para determinar el punto de operación y diseñar el circuito de excitación.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal, ayudando a optimizar el equilibrio entre brillo y consumo de energía/calor.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra la disminución de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, lo que es crítico para aplicaciones en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de las longitudes de onda, confirmando los valores de longitud de onda pico y dominante.

Los ingenieros deben consultar estas curvas para predecir el rendimiento en condiciones de operación no estándar.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo viene en un paquete estándar de display LED. Las dimensiones del paquete se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm. El diagrama de conexión de pines es crítico para el diseño del PCB. El LTC-5836JG tiene 30 pines. El diagrama de circuito interno muestra una configuración de ánodo común para cada uno de los tres dígitos, con cátodos individuales para cada segmento (A-G) y punto decimal (D.P.). La tabla de asignación de pines mapea meticulosamente cada pin a su función (por ejemplo, el Pin 3 es el Ánodo Común para el Dígito 1, el Pin 16 es el Cátodo B para el Dígito 3). La interpretación correcta de esta tabla es obligatoria para evitar errores de cableado durante el diseño del PCB.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos especifica una única condición de soldadura: el dispositivo puede someterse a una temperatura de soldador de 260°C durante 3 segundos, con la punta del soldador posicionada al menos 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.59 mm) por debajo del plano de asiento del paquete. Esta es una directriz para soldadura manual o reparación. Para el montaje moderno, los perfiles de soldadura por ola o de reflujo serían más comunes. Aunque no se especifica aquí, un perfil típico de reflujo sin plomo con una temperatura pico de alrededor de 245-260°C probablemente sería aplicable, pero debe considerarse la masa térmica del paquete. Siempre se recomienda realizar una calificación del proceso. El rango de temperatura de almacenamiento es de -35°C a +85°C, y los dispositivos deben mantenerse en embalaje sensible a la humedad si están destinados a soldadura por reflujo para prevenir daños por \"efecto palomita\".

7. Información de Embalaje y Pedido

El número de pieza es LTC-5836JG. El sufijo \"JG\" probablemente denota el color verde y una variante específica de paquete o rendimiento. La hoja de datos no detalla el embalaje a granel (por ejemplo, tubos, bandejas o carretes) ni las cantidades por paquete. Para producción, esta información debe obtenerse del proveedor o distribuidor. La etiqueta en el embalaje normalmente incluiría el número de pieza, el código de lote y posiblemente información del bin de intensidad.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier dispositivo que requiera una lectura numérica multidígito clara. Las aplicaciones comunes incluyen multímetros digitales, frecuencímetros, indicadores de control de procesos, básculas, dispositivos médicos, displays de tablero de instrumentos automotriz (para información no crítica), temporizadores industriales y electrodomésticos de consumo como hornos o microondas.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Utilice un driver de corriente constante o resistencias limitadoras de corriente para cada cátodo de segmento. El ánodo común de cada dígito debe ser conmutado (por ejemplo, por un transistor) para permitir la multiplexación, lo que reduce el número de pines de E/S necesarios desde un microcontrolador.
• Cálculo de Corriente:Basándose en el brillo deseado y la curva IV, calcule el valor de la resistencia en serie apropiado usando la fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es la tensión de alimentación, VF es la tensión directa (use 2.6V para margen de diseño), e IF es la corriente directa deseada (sin exceder 25 mA continua).
• Multiplexación:Al multiplexar múltiples dígitos, asegúrese de que la frecuencia de refresco sea lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible. La corriente pico por segmento durante el tiempo de encendido multiplexado no debe exceder los valores máximos absolutos.
• Gestión Térmica:Asegure una ventilación adecuada si opera cerca de la corriente máxima o en altas temperaturas ambientales. Considere la curva de reducción de corriente directa.
• Protección contra ESD:Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas. Implemente procedimientos de manejo ESD adecuados durante el montaje.

9. Comparativa Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos de Fosfuro de Arseniuro de Galio (GaAsP), la tecnología AlInGaP en el LTC-5836JG ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en displays más brillantes para la misma corriente, o un brillo similar con menor potencia. El color verde a menudo se percibe como más cómodo para una visualización prolongada que el rojo. En comparación con displays de matriz de puntos u OLED gráficos, este display de siete segmentos es más simple, más rentable para aplicaciones exclusivamente numéricas, y típicamente ofrece mayor brillo y mayor vida útil, aunque carece de capacidad alfanumérica o gráfica.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de la configuración de \"ánodo común\"?

R: En un display de ánodo común, todos los ánodos de los LEDs en un dígito están conectados juntos a un solo pin. Esto permite que el microcontrolador controle qué dígito está activo suministrando tensión (a través de un interruptor) a este ánodo común, mientras que los cátodos de segmento individuales se controlan para encender o apagar segmentos específicos. Esto reduce enormemente el número de pines de microcontrolador necesarios.

P: ¿Puedo excitar este display con una alimentación de 5V?

R: Sí, pero debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento. Por ejemplo, para lograr una corriente directa de 20 mA con una VF de 2.6V y una Vcc de 5V, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. Una resistencia estándar de 120Ω sería adecuada.

P: ¿Qué significa \"categorizado por intensidad luminosa\" para mi diseño?

R: Significa que los displays son probados y clasificados en grupos (bins) según su brillo. Si la consistencia absoluta del brillo es crítica en todas las unidades de su producto, debe especificar y comprar dispositivos del mismo bin de intensidad a su proveedor.

P: ¿Cómo multiplexo los tres dígitos?

R: Conectaría todos los cátodos de segmento correspondientes juntos (por ejemplo, todos los cátodos del segmento \"A\" del Dígito 1, 2 y 3 a un pin del microcontrolador a través de un driver). Luego, habilita secuencialmente (proporciona energía al) ánodo común del Dígito 1, luego del Dígito 2, luego del Dígito 3, mientras envía el patrón de segmentos correcto para cada dígito. Este ciclo se repite rápidamente.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Temporizador Digital con Microcontrolador.Un diseñador está creando un temporizador de cuenta atrás. Utiliza el LTC-5836JG para mostrar minutos y segundos (MM:SS). Conecta las 7 líneas de segmentos (A-G) y las líneas de dos puntos/punto decimal a pines de salida de un microcontrolador a través de resistencias limitadoras de corriente (calculadas para 15 mA por segmento para un equilibrio entre brillo y potencia). Los tres pines de ánodo común (uno para cada dígito de los minutos y dos para los segundos) se conectan al microcontrolador a través de transistores NPN que actúan como interruptores de lado bajo. El firmware del microcontrolador ejecuta una interrupción de temporizador a 1 kHz. En la rutina de servicio de interrupción, apaga todos los transistores de dígitos, actualiza el patrón de segmentos para el siguiente dígito a mostrar, enciende el transistor de dígito correspondiente y luego pasa al siguiente dígito. Este esquema de multiplexación utiliza solo 7+3=10 pines de E/S del microcontrolador para controlar un display de 3 dígitos, demostrando un uso eficiente de los recursos.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTC-5836JG se basa en la tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Este es un semiconductor compuesto III-V de banda prohibida directa. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de Al, In, Ga y P en la red cristalina determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para la emisión verde, la banda prohibida se diseña para ser aproximadamente de 2.2 a 2.3 electronvoltios (eV). El uso de un sustrato de GaAs proporciona una plantilla cristalina adecuada para el crecimiento de las capas epitaxiales de AlInGaP. La cara gris y los segmentos blancos son parte del paquete de plástico, que actúa como un difusor y una lente para dar forma a la salida de luz de los pequeños chips LED en segmentos uniformes y reconocibles.

13. Tendencias de Desarrollo Tecnológico

La tendencia en la tecnología de displays LED es hacia una mayor eficiencia, mayor integración y factores de forma más versátiles. Si bien los displays discretos de siete segmentos como el LTC-5836JG siguen siendo relevantes para aplicaciones sensibles al costo y exclusivamente numéricas, varias tendencias son notables. En primer lugar, el movimiento hacia materiales aún más eficientes como el Nitruro de Galio (GaN) para azul/verde/blanco y el refinamiento continuo del AlInGaP para rojo/naranja/amarillo/verde. En segundo lugar, la integración de circuitos integrados drivers directamente en el módulo de display (\"displays inteligentes\") para simplificar el diseño del sistema. En tercer lugar, el crecimiento de los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) sobre los tipos de orificio pasante para el montaje automatizado. Finalmente, la presión competitiva de tecnologías alternativas como los LEDs Orgánicos (OLED) y las Pantallas de Cristal Líquido (LCD), que ofrecen capacidad gráfica completa en paquetes delgados, aunque a menudo en puntos diferentes de precio, brillo y vida útil. El display de siete segmentos AlInGaP ocupa un nicho estable donde su simplicidad, robustez, alto brillo y bajo costo son ventajas decisivas.